JP5971866B2 - シンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法 - Google Patents
シンチレータプレート、放射線計測装置、放射線イメージング装置およびシンチレータプレート製造方法 Download PDFInfo
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Description
1.シンチレータ層22がシンチレータ2の種類と放射線の種類とから特定される所定の平均粒径以上のシンチレータ粉末21で構成されているとともに、前記シンチレータ層22の厚さを所定範囲内に形成されることにより、より高い確率で弁別できるシンチレーション光を取得することができる。
2.シンチレータ層22においてシンチレータ粉末21を単層状に敷き詰めることにより、多段状のシンチレータ粉末21において生じてしまうようなシンチレーション光の反射や拡散を抑制することができる。
3.所定の粒径のシンチレータ粉末21を基板に敷き詰めて所定の厚さに研磨することによってシンチレータ層22を形成すればよいため、製造コストを大幅に抑制しつつ容易に大面積化することができ、かつ精度のよいシンチレータプレート1を製造できる。
4.本実施形態のシンチレータプレート1を用いることにより、放射線計測装置5および放射線イメージング装置6の測定精度を向上させられる。
本実施例1では、GPSシンチレータを用いて試験用のシンチレータプレート1を作製した。GPSシンチレータは、TSSG法を使った結晶合成により作製した素材を粉砕し、所定のメッシュを有する篩を使って粒径を揃えた。基板には図11に示すような25mm角の矩形状のガラス板を用い、その中心(図11における点線で示す範囲)にシンチレータ粉末21を敷き詰めてエポキシ樹脂からなる接着材4により固定した。
まず、従来の特許文献1に記載の発明に相当するZnSシンチレータプレートと、GPSシンチレータの単結晶体で構成されたシンチレータプレートと、本発明に係るシンチレータプレート1とを用いてα線の計測を行った。ZnSシンチレータのプレートは、本実施例1のGPSシンチレータと同様にガラスの基板に対し、約10mg/cm2の厚さに塗布することにより作製した。また、GPSシンチレータの単結晶体は約1.4mmのものを使用した。さらに、本実施例1では、平均粒径dが約50μmのGPSのシンチレータ粉末を用いてシンチレータ層22を形成し、その片側表面を研磨することによって、シンチレータ層22の厚さが約100μm、約50μm、および約30μmとなる3種類のシンチレータプレート1を用意した。
まず、シンチレータ粉末21の平均粒径dと測定精度についての検討を行った。シンチレータプレート1は、シンチレータ粉末21の粒径dが約25μm以上約45μm以下のものと、約45μm以上約75μm以下のものと、約75μm以上約106μm以下のものの3種類を用意し、それぞれに241Am(アメリシウム)を線源とする5.5MeVのα線を照射し、集光強度と計数の関係について計測した。
次に、α線の測定と測定環境中に存在するγ線との弁別を行うためにシンチレータ2の厚さについて検討を行った。本実施例1では、シンチレータ粉末21の平均粒径dが50μmのものを使用してシンチレータプレート1を作製し、その表面を研磨することで、シンチレータ2の厚さが100μmのものと、シンチレータ2の厚さが50μmmのものと、シンチレータ2の厚さが30μmのものの3種類を用意した。これら各シンチレータプレート1に対してセシウムCsを線源とする662keVのγ線を照射し、集光強度と計数の関係について計測を行った。また、比較のため、約1.4mmに形成されたGPSシンチレータの単結晶体についても計測を行った。
次に、GPSシンチレータのシンチレータ粉末21の平均粒径dが50μmのものを用いて、厚さが約50μmのシンチレータプレートを作製し、241Am(アメリシウム)を線源とする5.5MeVのα線とセシウムCsを線源とする662keVのγ線とを照射して、集光強度と計数の関係について計測した。
本実施例2では、実施例1と同様、GPSシンチレータを用いて試験用のシンチレータプレート1を作製した。本実施例2でシンチレータプレート1に用いられたシンチレータ粉末21の粒径は以下の通りである。
a)d<5μm
b)25μm<d<45μm
c)45μm<d<75μm
d)75μm<d<106μm
e)75μm<d<106μm(微粉粒子を除去)
f)180μm<d<212μm(微粉粒子を除去)
g)212μm<d<250μm(微粉粒子を除去)
h)250μm<d<300μm(微粉粒子を除去)
i)500μm<d<600μm(微粉粒子を除去)
本実施例2では、実施例1と同様、それぞれのプレートにプルトニウムの代替として241Am(アメリシウム)を線源とする5.5MeVのα線を照射し、集光強度と計数の関係について計測した。図16は、試験片a)〜e)のシンチレータプレートと比較例としてGPSシンチレータの単結晶を用いたシンチレータプレートによる計測結果を示すグラフである。
以上より、シンチレータ層22におけるシンチレータ粉末21は、シンチレータ光の乱反射を抑制することによりエネルギー弁別性能が向上することがわかった。そのためには、シンチレータ粉末が重なり合わないことが重要であり、多層状よりも単層状のシンチレータ粉末21で敷き詰められる方がエネルギー弁別性能が高いといえる。また、平均粒径の大きいシンチレータ粉末21を単層状に敷き詰めて所定の厚さに研磨する方が光電子増倍管51の検出面と平行となる面が形成され、プレート表面上にシンチレータが露出している割合が高い。そのため、測定対象のα線のエネルギーは、エネルギーの損失なくシンチレータ3へ付与される。その結果、優れたエネルギー弁別性能が得られるものと思われる。さらに、シンチレータ層22におけるシンチレータ粉末21の充填率が高い方がより検出効率が向上することがわかった。
2 シンチレータ
3 基板
4 接着剤
5 放射線計測装置
6 放射線イメージング装置
21 シンチレータ粉末
51 信号変換部(光電子増倍管)
52 増幅器
53 放射線弁別部
54 計数部
55 放射線判別部
61 線源装置
62 シンチレーション光分布測定器
63 出力装置
Claims (13)
- 入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線がα線、電子線およびイオンビームのいずれかである場合、前記シンチレータ内における前記放射線の飛程以上の平均粒径からなるシンチレータ粉末が敷き詰められた状態のシンチレータ層を有する、前記シンチレータプレート。
- 前記シンチレータ層の片面または両面が研磨面を有するとともに、前記シンチレータ層の厚さが20μm以上100μm以下に形成されている、請求項1に記載のシンチレータプレート。
- 入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線が中性子線である場合、前記シンチレータ内における前記中性子線の平均自由行程以上の平均粒径からなるシンチレータ粉末が敷き詰められた状態のシンチレータ層を有する、前記シンチレータプレート。
- 前記シンチレータ層の片面または両面が研磨面を有するとともに、前記シンチレータ層の厚さが30μm以上150μm以下に形成されている、請求項3に記載のシンチレータプレート。
- 入射する放射線により励起されてシンチレーション光を発するシンチレータを有するシンチレータプレートであって、測定対象となる前記放射線がX線である場合、300μmより大きい平均粒径からなるシンチレータ粉末が接着材を介して敷き詰められた状態のシンチレータ層を有しており、このシンチレータ層の片面または両面に研磨面を有するとともに、前記シンチレータ層の厚さが300μm以上500μm以下に形成されている、前記シンチレータプレート。
- 前記シンチレータ層が、単層状に形成されている、請求項1から請求項5のいずれかに記載のシンチレータプレート。
- 単層状の前記シンチレータ層は、前記シンチレータ粉末同士の隙間に、前記放射線の種類によって定められる前記平均粒径以上の大きさを有する前記シンチレータ粉末が配置されているとともに、その片面または両面に研磨面を有する、請求項6に記載のシンチレータプレート。
- 前記シンチレータが、GPSシンチレータ、ZnS(Ag)シンチレータ、YAPシンチレータおよびCsIシンチレータのいずれかから選択される請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のシンチレータプレート。
- 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の前記シンチレータプレートを備えた放射線計測装置であって、
前記シンチレータプレートと、
このシンチレータプレートから発せられるシンチレーション光を電気的信号に変換する信号変換部と、
測定対象となる放射線の種類に応じて設定される前記電気的信号の強度の上限値および下限値を基準として前記測定対象となる放射線と測定対象外の放射線とを弁別する放射線弁別部と、
弁別された前記測定対象である放射線の電気的信号を計数する計数部と、
前記計数部により計測された数値と所定の閾値とを比較して測定対象の放射線の有無を判別する放射線判別部と
を有する放射線計測装置。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の前記シンチレータプレートを備えた放射線イメージング装置。
- 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のシンチレータプレートを製造するシンチレータプレート製造方法であって、
粘着性物質の表面に所定の平均粒径のシンチレータ粉末を敷き詰めて接着することによりシンチレータ層を形成するシンチレータ層形成工程と、
前記シンチレータ層の片面または両面を当該シンチレータ層が所定の厚さになるまで研磨するシンチレータ層研磨工程と
を有するシンチレータプレート製造方法。 - 前記シンチレータ層形成工程において、前記粘着性物質の表面に接着されていないシンチレータ粉末を除去するとともに、接着されている各前記シンチレータ粉末の隙間に所定の平均粒径の前記シンチレータ粉末を敷き詰める工程を少なくとも一回以上繰り返す、請求項11に記載のシンチレータプレート製造方法。
- 前記シンチレータ層形成工程前に、微粉粒子が付着しているシンチレータ粉末を液体に浸して攪拌し、所定の時間経過後に前記微粉粒子上澄みを除去することにより使用するシンチレータ粉末から前記微粉粒子を除去する微粉粒子除去工程を有する、請求項12に記載のシンチレータプレート製造方法。
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